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第06讲课题学习:最短路径问题(3个知识点+2类热点题型讲练+习题巩固)(教师版)_初中数学_八年级数学上册(人教版)_同步讲义-U18_2025版

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第06讲课题学习:最短路径问题(3个知识点+2类热点题型讲练+习题巩固)(教师版)_初中数学_八年级数学上册(人教版)_同步讲义-U18_2025版
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docx
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3.014 MB
文档页数
39 页
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第 05 讲 课题学习:最短路径问题 课程标准 学习目标 ①最短路径的基本原理 1. 掌握最短路径的基本原理,即两点之间线段最短与点到直线 ②利用轴对称只是解决最短路径 的距离最短。 问题 2. 掌握最短路径的几种模型,能够熟练的运用轴对称,垂直平 ③利用平移解决造桥选址问题 分线的性质解决相应题目。 知识点01 最短路径的基本原理 1. 最短路径的基本原理: ①两点之间,线段 最短 。如图, ② 号线最短 ②点到直线的距离 最短 。如图, PC 最短。③垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离 相等 。如图,MN是垂直平分线,CA= CB 。 知识点02 利用轴对称解决最短路径问题 1. 两点一线型(两点在直线的异侧): 问题:如图1,直线两侧有点A与点B,在直线l上找一点p,使PA+PB最小。 作法:如图2,连接AB,AB与直线l的交点即为点P。 结论:PA+PB最小 原理:两点之间,线段最短。 图1 图2 2. 两点一线型(两点在直线的同侧): 问题:如图1,直线两同侧有点P与点Q,在直线l上找一点M,使MP+MQ最小。 作法:如图2,作其中一点关于直线的对称点,连接对称点与另一点,线段与直线的交点即为要找的 点M。即作点P关于直线l的对称点p’。连接P’ Q,P’ Q与直线l交于即为点M。 结论:MP+MQ最小。 原理证明:∵P与P’关于直线l对称 ∴直线l是PP’的 垂直平分线 ∴MP = MP’ ∴MP+MQ= MP ’ +MQ= P ’ Q 。 ∴MP+MQ此时有最小值,为 P ’ Q 的长度图1 图2 【即学即练1】 1.如图,一条笔直的河l,牧马人从P地出发,到河边M处饮马,然后到Q地,现有如下四种方案,可使 牧马人所走路径最短的是( ) A. B. C. D. 【分析】根据轴对称得出最短路径即可. 【解答】解:使牧马人所走路径最短的是 , 故选:D. 【即学即练2】 2.如图,在等边三角形ABC中,AD是边BC上的中线,且AD=6,E是AD上的一个动点,F是边AB的 中点,在点E运动的过程中,BE+EF的最小值为( ) A.5 B.6 C.7 D.8 【分析】解题时注意,最小值问题一般需要考虑两点之间线段最短或垂线段最短等结论.连接 CE,由 题意可得BE=EC,将FE+EB转化为FE+CE,当点C,点E,点F三点共线,且CF⊥AB时,EC+EF 值最小,即BE+EF的值最小,此时CF的长度为BE+EF的最小值. 【解答】解:如图:连接CE,∵△ABC是等边三角形,AD是中线, ∴AD垂直平分BC, ∴BE=EC, ∴BE+EF=EC+EF, ∴当点C,点E,点F三点共线,且CF⊥AB时,EC+EF值最小,即BE+EF的值最小. 此时:∵△ABC是等边三角形,AD⊥BC,CF⊥AB, ∴AD=CF=6, 即BE+EF的最小值是6, 故选:B. 3. 一点两线型: 问题:如图1,已知∠MON以及角内一点P,角的两边OM与ON上存在点A与点B,使得△PAB的周 长最小。 作法:如图2,分别作点P关于OM与ON的对称点P’与P’’,连接P’ P’’。P’ P’’与OM、ON的交点A 与B即为要找到的点。 结论:△PAB的周长最小。 原理证明:证明:∵P与P’关于OM对称,P与P’’关于ON对称 ∴OM是PP’的 垂直平分线 ,ON是PP’’的 垂直平分线 。 ∴AP = AP’,BP = BP’’ ∴ = AP ’ +AB+ BP ’’ = P ’ P ’’ ∴△PAB的周长最小。 图1 图2 【即学即练1】 3.如图,已知∠O,点 P 为其内一定点,分别在∠O 的两边上找点 A、B,使△PAB 周长最小的是 ( )A. B. C. D. 【分析】根据轴对称的性质即可得到结论. 【解答】解:分别作点P关于∠O的两边的对称点P ,P ,连接P P 交∠O的两边于A,B,连接PA, 1 2 1 2 PB,此时△PAB的周长最小. 故选:D. 【即学即练2】 4.如图,∠AOB=30°,点P为∠AOB内一点,OP=8.点M、N分别在OA、OB上,则△PMN周长的最 小值为 8 . 【分析】分别作点P关于OA、OB的对称点P 、P ,连P 、P ,交OA于M,交OB于N,△PMN的周 1 2 1 2 长=P P ,然后证明△OP P 是等边三角形,即可求解. 1 2 1 2 【解答】解:分别作点P关于OA、OB的对称点P 、P ,连P 、P ,交OA于M,交OB于N,连接 1 2 1 2 OP, 则OP =OP=OP ,∠P OA=∠POA,∠POB=∠P OB, 1 2 1 2 MP=P M,PN=P N,则△PMN的周长的最小值=P P 1 2 1 2 ∴∠P OP =2∠AOB=60°, 1 2 ∴△OP P 是等边三角形. 1 2 △PMN的周长=P P , 1 2 ∴P P =OP =OP =OP=8. 1 2 1 2 故答案为:8. 4. 两点两线型: 问题:如图1,已知∠AOB以及角内两点点P与点Q,角的两边上分别存在M、N使得四边形PQMN 的周长最小。作法:如图2,分别作点关于较近直线的对称点,连接两个对称点的线段与边 OA与OB相交与点M 与点N,此时点M与点N即为要找的点。即作点Q关于OA的对称点D,点P关于OB的对称点C,连接 DC,DC与OA交于点M,与OB交于点N,连接QM,MN,PN,PQ。 结论:四边形PQMN的周长最小。 原理证明:∵Q与D关于OA对称,P与C关于OB对称 ∴OA是QD的 垂直平分线 ,OB是PC的 垂直平分线 。 ∴MD = MQ,NP = NC。 =PQ+ MD +MN+ NC =PQ+ DC 。 ∴四边形PQMN的周长最小。 图1 图2 【即学即练1】 5.已知:∠AOB,点M和点N,试在OA、OB上分别找点P、Q,使四边形MNQP的周长最短.(尺规作 图,不需写作法,保留作图痕迹) 【分析】分别作M点和N点关于OA和OB的对称点M′、N′,连接M′N′交OA于P,交OB于 Q,则四边形MNQP满足条件. 【解答】解:如图,四边形MNQP为所作.【即学即练2】 6.如图,在△ABC中,AB=AC,∠A=90°,点D,E是边AB上的两个定点,点M,N分别是边AC,BC 上的两个动点.当四边形DEMN的周长最小时,∠DNM+∠EMN的大小是( ) A.45° B.90° C.75° D.135° 【分析】作点D关于BC的对称点D',作点E关于AC的对称点E',连接D'E'分别交AC,BC于点M', N',连接ME',ND',EM',DN',推出四边形DEMN的周长最小时,点M与M'重合,点N与点N'重合, 再求出∠DN'M+∠EM'N即可解决问题. 【解答】解:作点D关于BC的对称点D',作点E关于AC的对称点E',连接D'E'分别交AC,BC于点 M',N',连接ME',ND',EM',DN', 则ME=ME',ND=ND', ∴四边形DEMN的周长=DE+ME+MN+ND=DE+ME'+MN+ND'≥DE+D'E', ∵DE长固定, ∴点 M 与 M'重合,点 N 与点 N'重合时,四边形 DEMN 的周长最小,此时∠DNM+∠EMN= ∠DN'M+∠EM'N, 由对称性和三角形外角性质可知:∠DN'M=∠N'DD'+∠N'D'D=2∠N'D'D,∠EM'N=∠M'EE'+∠M'E'E =2∠M'E'E, ∴∠DN'M+∠EM'N=2∠N'D'D+2∠M'E'E=2(180°﹣∠D'DE'), 设DD'与BC交于点H, ∵AB=AC,∠A=90°,∴∠BDH=45°, ∴∠D'DE'=180°﹣45°=135°, ∴∠DN'M+∠EM'N=2(180°﹣135°)=90°, 即当四边形DEMN的周长最小时,∠DNM+∠EMN的大小是90°, 故选:B. 知识点03 利用平移解决造桥选址问题 1. 造桥选址问题: 问题:如图1,平行河岸两侧各有一村庄P、Q,现在河上修建一座垂直于河岸的桥,使得村庄P到村 庄Q的路程最短。 作法:如图2,在其中一个村庄作垂直于河岸的直线,使其长度等于桥的长度,连接端点与另一村庄, 直线与另一村庄岸边的交点即为选址地点。 图1 图2 【即学即练1】 7.如图,直线l ,l 表示一条河的两岸,且l ∥l .现要在这条河上建一座桥(桥与河的两岸相互垂直), 1 2 1 2 使得从村庄P经桥过河到村庄Q的路程最短,应该选择路线( ) A. 路线:PF→FQ B.路线:PE→EQ C.路线:PE→EF→FQ D.路线:PE→EF→FQ 【分析】根据两点间直线距离最短,使FEPP′为平行四边形即可,即PP′垂直河岸且等于河宽,接连 P′Q即可. 【解答】解:作PP'垂直于河岸l ,使PP′等于河宽, 2 连接QP′,与另一条河岸相交于F,作FE⊥直线l 于点E, 1 则EF∥PP′且EF=PP′,于是四边形FEPP′为平行四边形,故P′F=PE, 根据“两点之间线段最短”,QP′最短,即PE+FQ最短. 故C选项符合题意, 故选:C. , 题型01 最短路径作图 【典例1】小王准备在红旗街道旁建一个送奶站,向居民区A,B提供牛奶,要使A,B两小区到送奶站的 距离之和最小,则送奶站C的位置应该在( ) A. B. C. D. 【分析】本题利用轴对称的性质,将折线最短问题转化为两点之间,线段最短问题,结合三角形的三边 关系解题即可. 【解答】解:如图:作点A关于街道的对称点A′,连接A′B交街道所在直线于点C, ∴A′C=AC, ∴AC+BC=A′B, 在街道上任取除点C以外的一点C′,连接A′C′,BC′,AC′, ∴AC′+BC′=A′C′+BC′, 在△A′C′B中,两边之和大于第三边, ∴A′C′+BC′>A′B, ∴AC′+BC′>AC+BC, ∴点C到两小区送奶站距离之和最小. 故选:C.【变式1】如图,A、B是两个居民小区,快递公司准备在公路l上选取点P处建一个服务中心,使PA+PB 最短.下面四种选址方案符合要求的是( ) A. B. C. D. 【分析】根据轴对称的性质和线段的性质即可得到结论. 【解答】解:根据题意得,在公路l上选取点P,使PA+PB最短. 则选项A 符合要求, 故选:A. 【变式2】已知:如图,点A和点B在直线l同一侧.求作:直线l上一点P,使PA+PB的值最小. 【分析】过A作直线l的垂线,在垂线上取点A′,使直线l是AA′的垂直平分线,连接BA′即可. 【解答】作法: 作A点关于直线l的对称点A′, 连接A′B交l于点P, 则P点为所求. 【变式3】如图,直线l 、l 表示一条河的两岸,且l ∥l ,现要在这条河上建一座桥,使得村庄A经桥过 1 2 1 2 河到村庄B的路程最短,现两位同学提供了两种设计方案,下列说法正确的是( ) 方案一: 方案二: ① ① 将点A向上平移d得到A'; 连接AB交l 于点M;②过点 1 ②连接A'B交l 于点M;③ 1过点M作MN⊥l ,交l 于点 M作MN⊥l ,交l 于点N. 1 2 1 2 N,MN即桥的位置. MN即桥的位置. A.唯方案一可行 B.唯方案二可行 C.方案一、二均可行 D.方案一、二均不可行 【分析】因为河宽是确定的,要使村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,只要AN+BM最短即可,可利 用平移解决问题. 【解答】解:河宽是确定的,要使村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,只要AN+BM最短即可. ∵AA'垂直于河岸l ,AA′=d, 2 连接BA′,与另一条河岸相交于M,作MN⊥直线l , 1 由平移的性质,知MN∥AA′,且MN=AA′=d,MA′=NA, 根据“两点之间线段最短”,BA′最短,即AN+BM最短. 故方案一符合题意, 故选:A. 【变式4】在OA、OB分别有两个动点M、N,网格内有一固定点P,要使得△PMN周长最小,请在图中 规范地做出M、N两点的位置,并说明理由. 【分析】作出点P关于直线OA的对称点Q,点P关于直线OB的对称点R,连接QR分别交OA、OB于 点M,点N,由轴对称及线段的垂直平分线的性质可求得 PM+PN+MN=QM+RN+MN=QR,因为两点 之间线段最短,所以此时PM+PN+MN的值最小,则点M、点N就是所求的图形. 【解答】解:取格点Q,格点R,连接QR分别交OA、OB于点M,点N, 点M、点N就是所求的图形. 理由:连接PQ、PR, ∵点Q与点P关于直线OA对称, ∴OA垂直平分PQ, ∴PM=QM, ∵点R与点P关于直线OB对称, ∴OB垂直平分PR, ∴PN=RN, ∴PM+PN+MN=QM+RN+MN=QR,∵Q、M、N、R四点在同一条直线上, ∴QM+RN+MN=QR的值最小, ∴PM+PN+MN的值最小, ∴△PMN周长最小. 【变式5】如图,电信部门要在S区修建一座电视信号发射塔.按照设计要求,发射塔到两个城镇 A,B 距离必须相等,到两条高速公路m和n的距离也必须相等.发射塔应修建在什么位置?在图上标出它的 位置.(保留作图痕迹) 【分析】根据题意,P点既在线段AB的垂直平分线上,又在两条公路所夹角的平分线上.故两线交点 即为发射塔P的位置. 【解答】解:作出线段AB的垂直平分线,与∠COD的平分线交于P点,则P点为所求.【变式6】如图,牧马人从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,然后回到B处,要求指出 最短路径. 同学甲:牧马人从A地出发,把马牵到草地与河边的交汇处N点,牧马又饮马,然后回到B处. 同学乙:作A点关于直线MN对称的A′点,再作B点关于直线l对称的B′点,连接A′B′交直线 MN于Q点,交直线l于P点,则路径A→Q→P→B为最短路径. 你认为哪位同学指出的最短路径正确?画出图形,并说明理由. 【分析】作出点A的关于草地的对称点,点B的关于河岸的对称点,连接两个对称点,交于草地于点 Q,交河边于点P,连接AQ,BP,即可得到结论 【解答】解:同学乙指出的最短路径正确. 理由:如图,在直线 MN 上任意选一点 Q ,在直线l上任意选一点 P ,连接AQ ,A′Q ,BP , 1 1 1 1 1 B′P . 1 由轴对称性质,易得AQ =A′Q ,BP =B′P . 1 1 1 1 ∵A′Q +P Q +B′P >A′B′=A′Q+QP+PB′, 1 1 1 1 ∴AQ +P Q +BP >A′B′, 1 1 1 1 当A′,Q ,P ,B′共线时, 1 1 ∴A′Q +P Q +B′P =A′B′=A′Q+QP+PB′ 1 1 1 1 ∵AQ+PQ+BP=A′Q+QP+PB′ ∴AQ+PQ+BP是最短路径. 题型02 最短路径的计算 【典例1】如图,△ABC中,AB=AC=13,BC=10,AD是BC边上的中线且AD=12,F是AD上的动点, E是AC边上的动点,则CF+EF的最小值为 .【分析】作E关于AD的对称点M,连接CM交AD于F,连接EF,过C作CN⊥AB于N,根据三线合 一定理求出BD的长和AD⊥BC,根据三角形面积公式求出CN,根据对称性求出CF+EF=CM,根据垂 线段最短得出CF+EF≥ ,即可得出答案. 【解答】解:作E关于AD的对称点M,连接CM交AD于F,连接EF,过C作CN⊥AB于N, ∵AB=AC=13,BC=10,AD是BC边上的中线, ∴BD=DC=5,AD⊥BC,AD平分∠BAC, ∴M在AB上, 在Rt△ABD中,AD=12, ∴S△ABC = ×BC×AD= ×AB×CN, ∴CN= = = , ∵E关于AD的对称点M, ∴EF=FM, ∴CF+EF=CF+FM=CM, 根据垂线段最短得出:CM≥CN, 即CF+EF≥ , 即CF+EF的最小值是 , 故答案为: . 【变式1】如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=6cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点, 若△PMN周长的最小值是6cm,则∠AOB的度数是( )A.15° B.30° C.45° D.60° 【分析】分别作点P关于OA、OB的对称点C、D,连接CD,分别交OA、OB于点M、N,连接OC、 OD、PM、PN、MN,由对称的性质得出PM=DM,OP=OC,∠COA=∠POA;PN=DN,OP=OD, ∠DOB=∠POB,得出∠AOB= ∠COD,证出△OCD是等边三角形,得出∠COD=60°,即可得出结 果. 【解答】解:分别作点P关于OA、OB的对称点C、D,连接CD, 分别交OA、OB于点M、N,连接OC、OD、PM、PN、MN,如图所示: ∵点P关于OA的对称点为D,关于OB的对称点为C, ∴PM=DM,OP=OD,∠DOA=∠POA; ∵点P关于OB的对称点为C, ∴PN=CN,OP=OC,∠COB=∠POB, ∴OC=OP=OD,∠AOB= ∠COD, ∵△PMN周长的最小值是6cm, ∴PM+PN+MN=6, ∴DM+CN+MN=6, 即CD=6=OP, ∴OC=OD=CD, 即△OCD是等边三角形, ∴∠COD=60°, ∴∠AOB=30°, 故选:B. 【变式2】如图,在四边形ABCD中,∠A=∠C=90°,M,N分别是BC,AB边上的动点,∠B=58°,当 △DMN的周长最小时,∠MDN的度数是( )A.122° B.64° C.62° D.58° 【分析】延长DA到E使DA=AE,延长DC到F,使CF=DC,连接EF交AB于N,交BC于M,此时, △DMN的周长最小,根据等腰三角形的性质得到∠E=∠ADN,∠F=∠CDM,设∠MDN= ,根据三 角形的内角和列方程即可得到结论. α 【解答】解:延长DA到E使DA=AE,延长DC到F,使CF=DC,连接EF交AB于N,交BC于M, 此时,△DMN的周长最小, ∵∠A=∠C=90°, ∴DM=FM,DN=EN, ∴∠E=∠ADN,∠F=∠CDM, ∵∠B=58°, ∴∠ADC=122°, 设∠MDN= , ∴∠ADN+∠CDM=122°﹣ , α ∴∠DNM+∠DMN=2(122°﹣ ), α ∴a+2(122°﹣ )=180°, α 解得: =64°, α 故选:B. α 【变式3】如图,△ABC是等边三角形,AD是BC边上的高,E是AC的中点,P是AD上的一个动点,当 PC与PE的和最小时,∠CPE的度数是 60 ° . 【分析】连接BE,则BE的长度即为PE与PC和的最小值.再利用等边三角形的性质可得∠PBC= ∠PCB=30°,即可解决问题;【解答】解:如连接BE,与AD交于点P,此时PE+PC最小, ∵△ABC是等边三角形,AD⊥BC, ∴PC=PB, ∴PE+PC=PB+PE=BE, 即BE就是PE+PC的最小值, ∵△ABC是等边三角形, ∴∠BCE=60°, ∵BA=BC,AE=EC, ∴BE⊥AC, ∴∠BEC=90°, ∴∠EBC=30°, ∵PB=PC, ∴∠PCB=∠PBC=30°, ∴∠CPE=∠PBC+∠PCB=60°, 故答案为60°. 【变式4】如图所示,在△ABC中,AB=AC,直线EF是AB的垂直平分线,D是BC的中点,M是EF上 一个动点,△ABC的面积为12,BC=4,则△BDM周长的最小值是 8 . 【分析】连接AD,由于△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点,故AD⊥BC,再根据三角形的面 积公式求出AD的长,再根据EF是线段AB的垂直平分线可知,点B关于直线EF的对称点为点A,故 AD的长为BM+MD的最小值,由此即可得出结论. 【解答】解:连接AD, ∵△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点, ∴AD⊥BC,∴S△ABC = BC•AD= ×4×AD=12,解得AD=6, ∵EF是线段AB的垂直平分线, ∴点B关于直线EF的对称点为点A, ∴AD的长为BM+MD的最小值, ∴△BDM的周长最短=(BM+MD)+BD=AD+ BC=6+ ×4=6+2=8. 故答案为:8. 【变式5】如图,在△ABC中,AB=AC,BC=8,面积是20,AC的垂直平分线EF分别交AC、AB边于 E、F点,若点D为BC边的中点,点M为线段EF上一动点,则△CDM周长的最小值为( ) A.8 B.9 C.10 D.12 【分析】连接AD,AM,由于△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点,故AD⊥BC,再根据三角形 的面积公式求出AD的长,再再根据EF是线段AC的垂直平分线可知,点C关于直线EF的对称点为点 A,故AD的长为CM+MD的最小值,由此即可得出结论. 【解答】解:连接AD,AM. ∵△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点, ∴AD⊥BC, ∴S△ABC = BC•AD= ×8×AD=20,解得AD=5, ∵EF是线段AC的垂直平分线, ∴点C关于直线EF的对称点为点A, ∴MA=MC, ∵AD≤AM+MD, ∴AD的长为CM+MD的最小值, ∴△CDM的周长最短=(CM+MD)+CD=AD+ BC=5+ ×8=5+4=9. 故选:B.【变式6】如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=8cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点, △PMN周长的最小值是8cm,则∠AOB的度数是( ) A.30° B.40° C.50° D.60° 【分析】分别作点P关于OB、OA的对称点C、D,连接CD,分别交OA、OB于点M、N,连接OC、 OD、PM、PN、MN,由对称的性质得出PM=DM,OP=OC,∠COA=∠POA;PN=CN,OP=OD, ∠DOB=∠POB,得出∠AOB= ∠COD,证出△OCD是等边三角形,得出∠COD=60°,即可得出结 果. 【解答】解:分别作点P关于OB、OA的对称点C、D,连接CD,分别交OA、OB于点M、N,连接 OC、OD、PM、PN、MN,如图所示: ∵点P关于OA的对称点为D, ∴PM=DM,OP=OD,∠DOA=∠POA; ∵点P关于OB的对称点为C, ∴PN=CN,OP=OC,∠COB=∠POB, ∴OC=OP=OD,∠AOB= ∠COD, ∵△PMN周长的最小值是8cm, ∴PM+PN+MN=8, ∴DM+CN+MN=8,即CD=8=OP, ∴OC=OD=CD,即△OCD是等边三角形, ∴∠COD=60°, ∴∠AOB=30°, 故选:A.【变式7】如图,点E在等边△ABC的边BC上,BE=6,射线CD⊥BC于点C,点P是射线CD上一动点, 点F是线段AB上一动点,当EP+PF的值最小时,BF=7,则AC为 1 0 . 【分析】根据等边三角形的性质得到 AC=BC,∠B=60°,作点E关于直线CD的对称点G,过G作 GF⊥AB于F,交CD于P,则此时,EP+PF的值最小,根据直角三角形的性质得到BG=2BF=14,求 得EG=8,于是得到结论. 【解答】解:∵△ABC是等边三角形, ∴AC=BC,∠B=60°, 作点E关于直线CD的对称点G,过G作GF⊥AB于F,交CD于P, 则此时,EP+PF的值最小, ∵∠B=60°,∠BFG=90°, ∴∠G=30°, ∵BF=7, ∴BG=2BF=14, ∴EG=8, ∵CE=CG=4, ∴AC=BC=10, 故答案为:10. 【变式8】已知点P在∠MON内.(1)如图1,点P关于射线OM的对称点是G,点P关于射线ON的对称点是H,连接OG、OH、 OP. ①若∠MON=50°,则∠GOH= 100 ° ; ②若PO=5,连接GH,请说明当∠MON为多少度时,GH=10; (2)如图2,若∠MON=60°,A、B分别是射线OM、ON上的任意一点,当△PAB的周长最小时,求 ∠APB的度数. 【分析】(1)依据轴对称可得OG=OP,OM⊥GP,即可得到OM平分∠POG,ON平分∠POH,进而 得出∠GOH=2∠MON=2×50°=100°;②当∠MON=90°时,∠GOH=180°,此时点G,O,H在同一 直线上,可得GH=GO+HO=10; (2)设点 P 关于 OM、ON 对称点分别为 P′、P″,当点 A、B 在 P′P″上时,△PAB 周长为 PA+AB+BP=P′P″,此时周长最小.根据轴对称的性质,可求出∠APB的度数. 【解答】解:(1)①∵点P关于射线OM的对称点是G,点P关于射线ON的对称点是H, ∴OG=OP,OM⊥GP, ∴OM平分∠POG, 同理可得ON平分∠POH, ∴∠GOH=2∠MON=2×50°=100°, 故答案为:100°; ②∵PO=5, ∴GO=HO=5, 当∠MON=90°时,∠GOH=180°, ∴点G,O,H在同一直线上, ∴GH=GO+HO=10; (2)如图所示:分别作点P关于OM、ON的对称点P′、P″,连接OP′、OP″、P′P″,P′P″ 交OM、ON于点A、B, 连接PA、PB,则AP=AP',BP=BP“,此时△PAB周长的最小值等于P′P″的长. 由轴对称性质可得,OP′=OP″=OP,∠P′OA=∠POA,∠P″OB=∠POB, ∴∠P′OP″=2∠MON=2×60°=120°, ∴∠OP′P″=∠OP″P′=(180°﹣120°)÷2=30°, ∴∠OPA=∠OP'A=30°, 同理可得∠BPO=∠OP″B=30°,∴∠APB=30°+30°=60°. 1.如图,在正方形网格中有M,N两点,在直线l上求一点P使PM+PN最短,则点P应选在( ) A.A点 B.B点 C.C点 D.D点 【分析】首先求得点M关于直线l的对称点M′,连接M′N,即可求得答案. 【解答】解:如图,点M′是点M关于直线l的对称点,连接M′N,则M′N与直线l的交点,即为 点P,此时PM+PN最短, ∵M′N与直线l交于点C, ∴点P应选C点. 故选:C. 2.如图,在等边三角形ABC中,BC边上的中线AD=6,E是AD上的一个动点,F是边AB上的一个动点, 在点E,F运动的过程中,EB+EF的最小值是( )A.6 B.4 C.3 D.2 【分析】解题时注意,最小值问题一般需要考虑两点之间线段最短或垂线段最短等结论.连接 CE,由 题意可得BE=EC,将FE+EB转化为FE+CE,当点C,点E,点F三点共线,且CF⊥AB时,EC+EF 值最小,即BE+EF的值最小,此时CF的长度为FE+EB的最小值. 【解答】解:如图:连接CE, ∵△ABC是等边三角形,AD是中线, ∴AD垂直平分BC, ∴BE=EC, ∴BE+EF=EC+EF, ∴当点C,点E,点F三点共线,且CF⊥AB时,EC+EF值最小,即BE+EF的值最小. 此时:∵△ABC是等边三角形,AD⊥BC,CF⊥AB, ∴AD=CF=6, 即EB+EF的最小值是6, 故选:A. 3.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,AB=10.如果点D,E分别为BC,AB上的动点, 那么AD+DE的最小值是( ) A.8.4 B.9.6 C.10 D.10.8 【分析】作点 A关于BC的对称点A',作点A'E⊥AB,交BC于点D.则AD=A'D,所以AD+DE= A'D+DE≥A'E.即AD+DE的最小值为A'E. 【解答】解:作点A关于BC的对称点A',作点A'E⊥AB,交BC于点D.则AD=A'D, ∴AD+DE=A'D+DE≥A'E. 即AD+DE的最小值为A'E. ∵∠ACB=90°,AC=6,BC=8, ∴AB=10,AA'=12, ∵S△AA'B = , ∴A'E= = =9.6, 即AD+DE的最小值为9.6. 故选:B. 4.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,AB=10,AD是∠BAC的平分线.若P,Q分别 是AD和AC上的动点,则PC+PQ的最小值是( ) A.2.4 B.4.8 C.4 D.5 【分析】过点C作CM⊥AB交AB于点M,交AD于点P,过点P作PQ⊥AC于点Q,由AD是∠BAC的 平分线.得出PQ=PM,这时PC+PQ有最小值,即CM的长度,运用勾股定理求出AB,再运用S△ABC = AB•CM= AC•BC,得出CM的值,即PC+PQ的最小值. 【解答】解:如图,过点C作CM⊥AB交AB于点M,交AD于点P,过点P作PQ⊥AC于点Q, ∵AD是∠BAC的平分线. ∴PQ=PM,这时PC+PQ有最小值,即CM的长度, ∵AC=6,AB=10,∠ACB=90°,BC=8, ∵S△ABC = AB•CM= AC•BC, ∴CM= = ,即PC+PQ的最小值为 . 故选:B. 5.如图,在△ABC中,AB=AC,边AC的垂直平分线MN分别交AB、AC于点M、N,点D是边BC的中 点,点P是MN上任意一点,连接PD、PC,若∠A=40°,则当△PCD周长最小时,∠CPD=( ) A.25° B.30° C.35° D.40° 【分析】连接AP.根据MN垂直平分AC,推出PA=PC,∠PAC=∠PCA,所以PC+PD=PA+PD,当 A、P、D在同一直线上时,PA+PD最小,最小值为AD.据此解答即可. 【解答】解:如图,连接AP. ∵MN垂直平分AC, ∴PA=PC,∠PAC=∠PCA, ∴PC+PD=PA+PD, 当A、P、D在同一直线上时,PA+PD最小,最小值为AD. ∴△PCD周长最小值=PC+PD+CD=AD+CD. ∵AB=AC,点D是边BC的中点, ∴∠BAC=2∠CAD, ∵∠CPD=∠PAC+∠PCA=2∠CAD, ∴∠CPD=∠BAD=40°. 故选:D. 6.如图,已知∠AOB= ,C是∠AOB内部的一点,且OC=3,点D、E分别是OA、OB上的动点,若 △CDE周长的最小值等于3,则 =( ) α αA.45° B.40° C.35° D.30° 【分析】设点C关于OA的对称点为P,关于OB的对称点为F,当点E、F在射线PD上时,△CDE的 周长为CD+CE+DE=PF,此时周长最小,根据OC=3可求出 的度数. 【解答】解:如图,作点C关于OA的对称点P,关于OB的对称点F,连接PF,交OA于D,OB于 α E.此时,△CDE的周长最小. 连接OP,OF,CD,EF. ∵点C与点P关于OA对称, ∴OA垂直平分PC, ∴∠POA=∠AOC,PD=CD,OC=OP, 同理,可得∠FOB=∠BOC,EF=CE,OF=OC. ∴∠POF=2 . 又∵△CDE的周长=CD+DE+EC=PD+EF+ED=PD=3, α ∴OP=OC=OF=3, ∴△POF是等边三角形, ∴2 =60°, ∴ =30°. α 故选:D. α 7.如图,在四边形ABCD中,∠C=40°,∠B=∠D=90°,E,F分别是BC,DC上的点,当△AEF的周 长最小时,∠EAF的度数为( ) A.100° B.90° C.70° D.80° 【分析】要使△AEF的周长最小,即利用点的对称,使三角形的三边在同一直线上,作出A关于BC和CD的对称点A′,A″,即可得出∠AA′E+∠A″=40°,即可得出答案. 【解答】解:作A关于BC和CD的对称点A′,A″,连接A′A″,交BC于E,交CD于F,则 A′A″即为△AEF的周长最小值. ∵∠C=40°, ∴∠DAB=140°, ∴∠AA′E+∠A″=40°, ∵∠EA′A=∠EAA′,∠FAD=∠A″, ∴∠EAA′+∠A″AF=40°, ∴∠EAF=140°﹣40°=100°, 故选:A. 8.如图,在△ABC中,AC=BC,AB=6,△ABC的面积为12,CD⊥AB于点D,直线EF垂直平分BC交 AB于点E,交BC于点F,P是线段EF上的一个动点,则△PBD的周长的最小值是( ) A.6 B.7 C.10 D.12 【分析】如图,连接PC.利用三角形的面积公式求出CD,由EF垂直平分AB,推出PB=PC,推出 PB+PD=PC+PD,由PC+PD≥AD,推出PC+PD≥4,推出PC+PD的最小值为4,由此即可解决问题. 【解答】解:如图,连接CP, ∵AC=BC,CD⊥AB,∴BD=AD=3, ∵S△ABC = •AB•CD=12, ∴CD=4, ∵EF垂直平分BC, ∴PB=PC, ∴PB+PD=PC+PD, ∵PC+PD≥CD, ∴PC+PD≥4, ∴PC+PD的最小值为4, ∴△PBD的最小值为4+3=7, 故选:B. 9.如图,点N在等边△ABC的边BC上,CN=6,射线BD⊥BC,垂足为点B,点P是射线BD上一动点, 点M是线段AC上一动点,当MP+NP的值最小时,CM=7,则AC的长为( ) A.8 B.9 C.10 D.12 【分析】根据等边三角形 到现在得到AB=BC,∠C=60°,作点N关于直线BD的对称点G,过G作 GM⊥AC于M,交BD于P,则此时,MP+PN的值最小,根据三角形的内角和定理得到∠G=30°,根 据直角三角形的性质得到CG=2CM=14,于是得到结论. 【解答】解:∵△ABC是等边三角形, ∴AB=BC,∠C=60°, 作点N关于直线BD的对称点G,过G作GM⊥AC于M,交BD于P, 则此时,MP+PN的值最小, ∵∠C=60°,∠CNG=90°, ∴∠G=30°, ∵CM=7, ∴CG=2CM=14, ∴NG=8, ∴BN=GG=4, ∴AC=BC=10, 故选:C.10.如图,等边△ABC中,D为AC中点,点P、Q分别为AB、AD上的点,且BP=AQ=4,QD=3,在 BD上有一动点E,则PE+QE的最小值为( ) A.7 B.8 C.10 D.12 【分析】作点Q关于BD的对称点Q′,连接PQ′交BD于E,连接QE,此时PE+EQ的值最小.最小 值PE+QE=PE+EQ′=PQ′, 【解答】解:如图,∵△ABC是等边三角形, ∴BA=BC, ∵D为AC中点,AQ=4,QD=3, ∴AD=DC=AQ+QD=7, 作点 Q 关于 BD 的对称点 Q′,连接 PQ′交 BD 于 E,连接 QE,此时 PE+EQ 的值最小.最小值 PE+QE=PE+EQ′=PQ′, ∵AQ=4cm,AD=DC=7, ∴QD=DQ′=3, ∴CQ′=BP=4, ∴AP=AQ′=10, ∵∠A=60°, ∴△APQ′是等边三角形, ∴PQ′=PA=10, ∴PE+QE的最小值为10. 故选:C. 11.如图,在直角△ABC中,∠C=90°,AC=4,BC=3,AB=5,AD平分∠BAC,N是AC上一动点(不与A,C重合),M是AD上一动点(不与A,D重合),则CM+MN的最小值为 . 【分析】作CG⊥AB于点G,由 ×5CG= ×4×3=S△ABC ,求得CG= ,作NE⊥AD于点F,交AE 于点E,连接CE交AD于点I,连接ME、IN,可证明点E与点N关于直线AD对称,则MN=ME,IN =IE,可知当点M与点I重合时,CM+MN=CE,则当CE的值最小时,CM+MN的值最小,即可求得 当点E与点G重合时,CE取得最小值 ,则CM+MN的最小值为 . 【解答】解:作CG⊥AB于点G, ∵∠C=90°, ∴ AB•CG= AC•BC=S△ABC , ∵AC=4,BC=3,AB=5, ∴ ×5CG= ×4×3, ∴CG= , 作NE⊥AD于点F,交AE于点E,连接CE交AD于点I,连接ME、IN, ∴∠AFN=∠AFE=90°, ∵AD平分∠BAC, ∴∠FAN=∠FAE, 在△FAN和△FAE中, , ∴△FAN≌△FAE(ASA), ∴FN=FE, ∴点E与点N关于直线AD对称, ∴MN=ME,IN=IE, ∴CM+MN=CM+ME, ∵当点M与点I重合时,CM+MN=CM+ME=CI+IN=CI+IE=CE, ∴当CE的值最小时,则CM+MN的值最小,∴当点E与点G重合时,则CE=CG= ,此时CE取得最小值 , ∴CM+MN的最小值为 , 故答案为: . 12.如图,等腰△ABC中,AB=AC,BC=8,面积为24.点E在边AC上,点F在边AB上,且EF垂直 平分AC,点D是边BC的中点,点M在线段EF上移动,连接CM,DM,则△CDM的周长的最小值为 10 . 【分析】连接AD,由AB=AC,点D是BC边的中点可得 AD⊥BC,再根据三角形的面积公式求出AD 的长,再判断出点M在AD上时,AM+CM最小,由此即可得出结论. 【解答】解:连接AD,AM, ∵AB=AC,点D是BC边的中点, ∴AD⊥BC, ∴ , 解得AD=6, ∵EF是线段AC的垂直平分线, ∴AM=CM, 当点M在AD上时,CM+MD最小,最小值为AD,∴△CDM的周长最短=(CM+MD)+CD = = =10. 故答案为:10. 13.如图,在四边形ABCD中,∠B=∠D=90°,在BC,CD上分别找一点M,N,使△AMN周长最小, 此时∠MAN=80°,则∠BAD的度数为 130 ° . 【分析】作A点关于CD的对称点F,作A点关于BC的对称点E,连接EF交CD于N,交BC于M,连 接AM、AN,此时△AMN的周长有最小值,由对称性求出∠BAM+∠FAN=50°,则有∠BAD=130°. 【解答】解:作A点关于CD的对称点F,作A点关于BC的对称点E,连接EF交CD于N,交BC于 M,连接AM、AN, ∵∠B=∠D=90°, ∴AN=NF,AM=EM, ∴△AMN的周长=AM+AN+MN=NF+MN+EM=EF,此时△AMN的周长有最小值, ∵∠FAN=∠F,∠E=∠EAM, ∴∠E+∠F=180°﹣∠BAD=180°﹣(∠EAM+∠MAN+∠NAD)=180°﹣(∠E+∠F)﹣80°, ∴∠E+∠F=50°, ∴∠BAM+∠FAN=50°, ∴∠BAD=80°+50°=130°, 故答案为:130°.14.如图,四边形ABCD中,∠BAD=125°,∠B=∠D=90°,在BC、CD上分别找一点M、N,使△AMN 周长最小时,则∠AMN+∠ANM的度数是 110 ° . 【分析】延长AB到点G,延长AD到点H,使GB=AB,HD=AD,连接AE、AF,则AM=GM,AN= HN,连接 GH 交 BC 于点 E,交 DC 于点 H,连接 AE、AF,则 AE=GE,AF=HF,由 GM+MN+HN≥GH,得AM+MN+AN≥GE+EF+HF,可知当点M与点E重合并且点N与点F重合时, △AMN周长最小,可求得∠AMN+∠ANM=∠AEF+∠AFE=110°,于是得到问题的答案. 【解答】解:延长AB到点G,延长AD到点H,使GB=AB,HD=AD,连接AE、AF, ∵BC垂直平分AG,DC垂直平分AH, ∴点A与点G关于直线BC对称,点A与点H关于直线DC对称, ∴AM=GM,AN=HN, ∴AM+MN+AN=GM+MN+HN, 连接GH交BC于点E,交DC于点H,连接AE、AF, ∵AE=GE,AF=HF, ∴AE+EF+AF=GE+EF+HF=GH, ∵GM+MN+HN≥GH, ∴AM+MN+AN≥GE+EF+HF, ∴当点M与点E重合并且点N与点F重合时,△AMN周长最小, ∵∠EGA=∠EAG,∠FHA=∠FAH, ∴∠AEF=∠EGA+∠EAG=2EGA,∠AFE=∠FHA+∠FAH=2∠FHA, ∴∠AEF+∠AFE=2(∠EGA+∠FHA),∵∠EGA+∠FHA=180°﹣∠BAD=180°﹣125°=55°, ∴∠AEF+∠AFE=2×55°=110°, ∴∠AMN+∠ANM=∠AEF+∠AFE=110°, 故答案为:110°. 15.已知:如图,∠AOB=30°,点M,N分别是边OA,OB上的定点,点P,Q分别是边OB,OA上的动 点,记∠MPQ= ,∠PQN= .当MP+PQ+QN最小时,则 ﹣ = 60 ° . α β β α 【分析】作M关于OB的对称点M′,N关于OA的对称点N′,连接M′N′交OA于Q,交OB于 P,则MP+PQ+QN最小,易知∠OPM=∠OPM′=∠NPQ,∠OQP=∠AQN′=∠AQN,根据三角形 的外角的性质和平角的定义即可得到结论. 【解答】解:如图,作M关于OB的对称点M′,N关于OA的对称点N′,连接M′N′交OA于Q, 交OB于P,则MP+PQ+QN最小, ∴∠OPM=∠OPM′=∠NPQ= ,∠OQP=∠AQN′=∠AQN= , ∴∠QPN= = = (180°﹣ ) ∵∠QPN=∠AOB+∠OQP α =∠AOB+∠AQN' =∠AOB+ =30°+ (180°﹣ ), β ∴ (180°﹣ )=30°+ (180°﹣ ), ∴180°﹣ =60°+(180°﹣ ), α β ∴180°﹣ =240°﹣ , α β ∴ ﹣ =240°﹣180°, α β ∴ ﹣ =60°, β α β α故答案为60°. 16.如图,某地有块三角形空地AOB,已知∠AOB=30°,P是△AOB内一点,连接PO后测得PO=10米, 现当地政府欲在三角形空地AOB中修一个三角形花坛PQR,点Q,R分别是OA,OB边上的任意一点 (不与各边顶点重合),求△PQR周长的最小值. 【分析】分别作点P关于OA,OB的对称点M,N,连接OM,ON,MN,MN交OA,OB于点Q,R, 连接PR,PQ,此时△PQR周长的最小值等于MN,利用轴对称的性质解答即可. 【解答】解:如图所示,分别作点P关于OA,OB的对称点M,N,连接OM,ON,MN,MN交OA, OB于点Q,R,连接PR,PQ,此时△PQR周长的最小值等于MN. 由轴对称性质可得,OM=ON=OP=10,∠MOA=∠POA,∠NOB=∠POB, ∴∠MON=2∠AOB=2×30°=60°, 则△MON为等边三角形, 即NM=ON=OP=10cm. 即△PQR周长的最小值等于10cm. 17.如图,在所给网格图(每小格均为边长是1的正方形)中完成下列各题:(用直尺画图) (1)画出格点△ABC(顶点均在格点上)关于直线DE对称的△A B C ; 1 1 1 (2)在DE上画出点P,使PB+PC最小; (3)在DE上画出点Q,使QA=QC.【分析】(1)根据轴对称的性质画出△A B C 即可; 1 1 1 (2)连接B C与DE交于点P,则点P即为所求点; 1 (3)作AC的中垂线与DE交于点Q,则点Q即为所求点. 【解答】解:(1)如图,△A B C 即为所求; 1 1 1 (2)连接B C,B C与DE的交点即为点P; 1 1 (3)作AC的中垂线,与DE的交点即为所求点Q. 18.已知点P在∠MON内.如图1,点P关于射线OM的对称点是G,点P关于射线ON的对称点是H, 连接OG、OH、OP. (1)若∠MON=50°,求∠GOH的度数; (2)如图2,若OP=6,当△PAB的周长最小值为6时,求∠MON的度数. 【分析】(1)根据轴对称的性质可得对称轴两边的对应角相等,那么∠GOM=∠POM,∠HON= ∠PON,那么∠GOH=2∠MON; (2)作点P关于OM、ON的对称点P′和P″,连接P′P″、OP′、OP″、OP.那么△PAB的周长最小值即为P′P″的长,易得△OP′P″为等边三角形,那么∠P′OP″=60°,所以∠MON=30°. 【解答】解:(1)∵点P关于射线OM的对称点是G, ∴∠GOM=∠POM. ∵点P关于射线ON的对称点是H, ∴∠HON=∠PON. ∵∠MON=∠MOP+∠NOP=50°, ∴∠GOH=∠GOM+∠MOP+∠NOP+∠HON=2∠MON=100°; (2)作点P关于OM、ON的对称点P′和P″,连接P′P″、OP′、OP″、OP. ∴PA=P′A,PB=P″B,OP′=OP,OP″=OP,∠P′OM=∠POM,∠PON=∠P″ON. ∵△PAB的周长最小值为6,OP=6, ∴P′P″=OP′=OP″=6. ∴△OP′P″为等边三角形. ∴∠P′OP″=60°. ∵∠P′OP″=∠P′OM+∠POM+∠PON+∠P″ON=2∠MON, ∴∠MON=30°. 19.如图,△ABC是等边三角形,D为BC边上一个动点(D与B、C均不重合).AD=AE.∠DAE= 60°,连接CE. (1)求证:CE平分∠ACF; (2)若AB=2,当四边形ADCE的周长取最小值时,求BD的长. 【分析】(1)由于AB=AC,AD=AE,所以只需证∠BAD=∠CAE即可得结论; (2)根据全等三角形的性质可得AB=BC=AC=2,将四边形ADCE的周长用AD表示,AD最小时就 是四边形ADCE的周长最小,根据垂线段最短原理,当AD⊥BC时,AD最小,此时BD就是BC的一半. 【解答】(1)证明:∵△ABC是等边三角形,∴AB=AC,∠BAC=60°, ∵∠DAE=60°, ∴∠BAD+∠DAC=∠CAE+∠DAC, 即∠BAD=∠CAE, 在△ABD和△ACE中, , ∴△ABD≌△ACE(SAS), ∴∠ABD=∠ACE, ∵∠ABD=∠ACB=60°, ∴∠ACE=60°,∠ACF=120°, ∴CE平分∠ACF; (2)解:∵△ABD≌△ACE, ∴CE=BD, ∵△ABC是等边三角形, ∴AB=BC=AC=2, ∴四边形ADCE的周长=CE+DC+AD+AE=BD+DC+2AD=2+2AD, 根据垂线段最短,当AD⊥BC时,AD值最小,四边形ADCE的周长取最小值, ∵AB=AC, ∴BD= BC= ×2=1. 20.如图,在△ABC中,AB=AC,AB的垂直平分线交AB于N,交AC于M. (1)若∠ABC=65°,求∠NMA的度数. (2)连接MB,若AC=12cm,BC=8cm. ①求△MBC的周长; ②在直线MN上是否有在点P,使PB+CP的值最小,若存在,标出点P的位置并求PB+CP的最小值, 若不存在,说明理由. 【分析】(1)根据等腰三角的性质,三角形的内角和定理,可得∠A的度数,根据直角三角形两锐角 的关系,可得答案; (2)①根据垂直平分线的性质,可得AM与MB的关系,再根据三角形的周长,可得答案;②根据两点之间线段最短,可得P点与M点的关系,可得PB+PC与AC的关系. 【解答】解:(1)∵AB=AC, ∴∠ABC=ACB=65°, ∴∠A=180°﹣65°﹣65°=50°, ∵MN⊥AB, ∴∠ANM=90°, ∴∠AMN=180°﹣∠A﹣∠ANM=40°; (2)如图:连接BM, ①∵MN垂直平分AB. ∴MB=MA, ∴△MBC=MB+CM+BC=AM+CM+BC=AC+BC=20(cm); ②当点P与点M重合时,PB+CP的值最小,最小值是12cm.